JPS6112047A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、バンプ電極を有する半導体装置の製造方法
に関する。

（従来の技術） 従来、バンプ電極の形成方法に関する公知文献として、
たとえば、ＩＦＪＥＩ８１　　ＣＨ１６７１−７／８１
／１００００−０１４９ページ１４９〜１５５などに記
載されている。

従来、半導体フリップチップ素子のハンダ電極を形成す
る方法としては、選択蒸着法、電気メツキ法およびハン
ダが−ル法、ハンダディップ法がある。

このうち前者の選択蒸着法は、蒸着時間が非常に長いこ
と、蒸着膜厚の制御が困難であること、および製造装置
の投資が非常にかかるなどの理由で一般には行なわれて
いない。

従来の電気メツキ法による半導体フリップチップ素子の
バンプ電極形成法の一例を第２図に示す。

第２図−）に示すように、半導体基板１（以下Ｓｔ基板
と云う）上に形成された、熱酸化膜（以下Ｓｉｎ。

膜と云う）２の上に、バンプ電極を形成すべき場所に、
Ａｌ電極パッド３を形成し、さらにＣＶＤ法にて、パッ
シベーション膜４を成長させた後、Ｍを極パッド３上に
スルーホールを開孔する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、Ａ１．−Ｎｉ合金属
５、Ｎｉ層６を順次蒸着する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、レジストなどにて、
マスキングを行なって、バンプ電極が形成される個所以
外のＮｉ層６をエツチングする。

次に、第２図（ｄ）に示すように、通常のホ）　ＩＪソ
工程により、レジスト７にて、バンプ電極が形成される
個所以外を覆う。

次に、第２図（ｅ）に示すように、Ａｌ−Ｎｉ合金層５
を電流の導電層として、電気メッキ法により、銅メッキ
層８を形成する。この銅メッキ層８は、通常１０μｍ程
度の厚さである。

その後、第２図（ｆ）に示すように、ノ・ンダメツキ９
−１を行ない、バンプ電極を形成する（９−２は後述す
る）。このハンダメッキ９−１の厚さは、４０〜６０μ
ｍ程度である。

次に、第２図（ロ））に示すように、メッキ用のレジス
ト７を通常の溶剤にて除去する。その後、第２図（６）
に示すように、再度通常のホ）　ＩＪソ工程によシレジ
スト７にて、バンプ電極のハンダメッキ９−１を覆うよ
うに形成する。

次に、通常のエツチング液にて、レジスト７で覆ってい
る個所以外のＡｌ−Ｎｉ合金層５を除去する。

次に、第２図（１）に示すように、レジスト７を溶剤に
て除去した後、通常３４０〜３５０℃の温度でハンダメ
ッキ９−１を溶解させて、円板状のパンダ電極を半球状
にさせる。ここで、中間金属層どしてのＡＩ　−Ｎｉ合
金層５は、５ｉｎ２膜２およびＭ電極パッド３への密着
金属で、中間金属層としてのＮｉ層６および銅メッキ層
８は、Ｍ電極パッド３とハンダメッキ９−１との相互拡
散を防止する拡散バリヤ層である。ここでは、銅メ・ツ
キ層８を拡散バリヤメッキ層と呼ぶことにする。

この第２図の製造方法は、以下述べる欠点を持っている
。その一つは、第２図（６）に示すＡｌ−Ｎｉ合金層５
を除去する工程において、ノ・ンダメツキ９−１が一緒
にエツチングされてしまう点である。

この原因は、銅メッキ層８の厚さ１０μｍ程度であり、
その上に、ハンダメッキ９−１の厚さが４０〜６０μｍ
となるので、バンプ電極の高さは、５０〜７０μｍと非
常に高くなる。

通常のホトリン条件では、バンプ電極全体をレジストで
覆うことは、困難であるために、ハンダメッキ９−１の
側面や上部が露出してしまうので、Ａ／Ｌ−Ｎｉ合金層
５を除去する工程において、用いられるエツチング液に
よって、前記露出したハンダメッキ９−１の部分がエツ
チングされる。ハンダメッキ９−１がエツチングされる
と第２図（ｉ）に示すハンダバンプの球状処理がうまく
行なえず、フリップチップのボンディング性に、悪影響
を与える。

このハンダメッキ９−１が、エツチングされてしまうこ
とを防止する方法として、第２図（ｆ）に示すようにハ
ンダメッキ９−１のメッキ終了後、連続して錫（Ｓｎ　
）メッキ９−２を行う方法が既に考えられているが、第
２図□□□）に示すように、パン゛プ電極の底面部分は
、ハンダメッキ９−１および銅メッキ層８が露出してし
まう。

このため、たとえハンダメッキ９−１のメッキ終了後、
連続して錫（Ｓｎ　）メッキ９−２を施しても、第２図
■に示すような、ホトリソ工程は必要となる。したがっ
て、前記両者の方法では、第２図（５）に示すＡＬ　−
Ｎｉ合金層５を除去する工程において、レジスト７は、
バンプ電極の下部にまで入っている。

この状態では、レジスト７のパターンが、ノヘンダメツ
キ９−１および錫メッキ層９−２よシ外側または同程度
になっているため、ＡＬ−Ｎｉ合金層５のエツチング後
のパターンは、レジストパターンと同様にハンダメッキ
９−１、および錫メッキ層９−２よシ外側または、同程
度にパターンが形成される（第２図（６））。

このように形成されたバンプ電極を第２図（ｉ）に示す
ように、レジスト７を除去し、３４０〜３５０℃の温度
で、ノ・ンダメツキ９−１、および錫メッキ層９−２を
溶解させて円板状のバンプ電極を半球状にさせると、前
記ＡＬ　−Ｎｉ合金層５が、半球状になったバンプ°電
極よシ外側へ出てしまうために、バンプ電極の間隔を狭
くすると、バンプ電極間が、Ａｌ−Ｎｉ合金層５によっ
て、電気的に短絡してしまう。したがって、バンプ電極
間を狭くすることが不可能であるため、高密度のバンプ
電極を形成することができなかった。

以上は、第２図に示したように、ハンダバンプ電極の形
成法として、Ａｌ−Ｎｉ　−Ｃｕ　−Ｐｂ／Ｓｎの金属
構成を示したが、その他の代表的金属構成としてＴｉ　
−Ｃｕ　−Ｎｉ　−Ｐｂ／’Ｓｎ　、　Ｃｒ−Ｃｕ　−
Ｎｉ−Ｐｂ／Ｓｎがある。

（発明が解決しようとする問題点） これらの例の場合でも、Ｔｉ　、　Ｃｕ　、　Ｃｒ　　
をエツチングする際に、前述したようなハンダ層がエツ
チングされ、また、Ｔｉ　、　Ｃｕ　、　Ｃｒ１Ｅ半球
状化したハンダバンプ電極よシ外側へ形成されるので、
高密度のバンプ電極を得られることは不可能である。

この発明の目的は、メッキ用の電極導通層を除去する工
程において、ハンダメッキ層がエツチングされることを
除去できるとともに、′バンプ電極の底部にレジストを
挿入する工程を不要にでき、半球状化したバンプ電極□
よシ外側へメッキ用の電流導通層が、形成されない半導
体装置の製造方法を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） この発明の竺一点は、ハンダメッキを形成後、メッキ保
護用のレジストを溶剤で除去した後、ハンダ組成で耐薬
品性に強い、錫をハンダメッキおよび銅メツキ層表面に
、薄く被着させることにより、メッキ用電流導通層の除
去工程に用いられるエツチング液に対してハンダメッキ
および、銅メッキ層の保護を行うことにある。

（作用） このようにすれば、ハンダバンプ電極の半球状化が良好
に行われるようになり、バンプ電極の底部をレジストで
榎う工程も不要となシ、しかもメッキ用の電流導通層が
バンプ電極よυ外側へ形成されることがなくなる。

（実施例） 以下、この発明の半導体装置の製造方法の実施例につい
て図面に基づき説明す右。第１図（ａ）ないし第１図（
ｃ）はその一実施例の工程説明図である。

この第１図仏）〜第１図（ｃ）において、第２図（ａ）
〜第２図（１）と同一部分は重複を避けるために、同一
符号を付してその説明を省略し、第２図←）〜第２図（
ｉ）と異なる部分を重点的に述べる。

第２図伝）〜第２図（ロ））までの工程、すなわち、メ
ッキによシハンダメッキ層９−１を形成するところまで
の工程は、この発明の半導体装置あ製造方法と変らない
ので、説明および断面図は省略する。

以下に述べる点が第２図（ＩＬ）〜第２図（１）と異な
シ、この実施例の特徴をなすものである。すなわち、ハ
ンダメッキ９−１を形成し、レノストを除去した後（第
２図（ｇ））第１図（ａ）に示すように電気メツキ法ま
たは無電界メッキ法などの方法を用いて、ハンダバンプ
電極の上面および側面だけでなく、ハンダメッキ９−１
の下部および銅メッキ層８、中間金属層としてのＮ１層
６の全面を錫メッキ層９−２で覆う。この錫メッキ層９
−２の厚さはハンダの組成が変化しない程度で、しかも
メッキ膜に欠陥が無い観点から、２μｍ以上から１０μ
ｍ以下の厚さが選ばれる。錫メッキ層９−２は、下地金
属の密着性よシ、選択的に、ハンダバンプ電極全面およ
び銅メッキ層８、Ｎ１層６に被着される。

次に、第１図（ｂ）に示すように、Ａｌ−Ｎｉ合金層５
をエツチング液に浸して、バンプ電極部以外のり−Ｎｉ
合金層５を除去する。ＡＬ　−Ｎｉ合金層５を除去する
エツチング液ｉ、リン酸、硝酸、氷酢酸、硫酸、水など
の混合液にてエツチングを行なう。

・マンプ電極全体および銅メツ岑層８、中間金属層とし
てのＮ１層６は錫メッキ層９−２で覆われておシ、錫は
リン酸、硝酸、氷酢酸、硫酸、水の混合エッチャントで
は侵されない。

次に、第１図（ｃ）に示すように、通常３４０〜３５０
℃の温度で、それぞれハンダメッキ９−１と錫メッキ層
９−２を溶解させて、ハンダの合金化処理を行ない、半
球状のハンダバンプ電極を形成する。

（発明の効果） この発明は以上説明したように、ハンダメッキを形成後
、ＡＩ、　−Ｎｉ合金層の除去の際にメッキ保護用のし
Ｖストを溶剤で除去した後に錫をハンダメッキおよび銅
メッキ層に薄く被着させるようにしたので、ハンダメッ
キおよび銅メッキ層、拡散防止金属層がエツチングされ
ず、ハンダバンプ電極の半球状化が良好に行うことがで
き、良好なデンディング性を示す。

また、バンプ電極の底部をレジストで覆う工程が無くな
るので、通常のホトリン工程が１回省略で藪、処理工程
時間が大巾に短縮化される。

さらに、／ｕ−Ｎｉ合金層５のエツチング後のパターン
は、中間金属としてのＮｉ層６と同程度になるので、球
状化したバンプ電極よシ外側へ張シ出すことがなくなる
。したがって、パンダ電極の間隙を短かくすることが可
能となシ、高密度のパンダ電極を半導体基板上に形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないし第１図（０）は、この発明の半導体
装置の製造方法の一実施例の工程説明図、第２図（ａ）
ないし第２図（ｉ）は従来の半導体装置の製造方法の工
程説明図である。 １・・・半導体基板、２・・・酸化膜、３・・・アルミ
電極パッド、４・・・パッシベーション膜、５・・・Ａ
Ｌ　−Ｎｉ　合金層、６・・・Ｎｉ層、７・・・レジス
ト、８・・・銅メッキ層、９−１・・・ハンダメッキ、
９−２・・・錫メッキ。 特許出願人　沖電気工業株式会社 第１図 第１図 第２図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板上の酸化膜上にバンプ電極を形成する個所
   にＡｌ電極バンプを形成した後このＡｌ電極パッドが露
   出するようにパッシベーション膜を形成する工程と、上
   記バンプ電極を形成する個所に中間の金属層を形成する
   とともに、バンプ電極を形成する個所以外をメッキ用の
   レジストに覆う工程と、上記中間の金属層上に電気メッ
   キ法により、銅メッキ層を形成した後ハンダメッキによ
   るバンプ電極を形成する工程と、このバンプ電極形成後
   上にレジストを除去して上にバンプ電極ならびに、中間
   の金属層の全面を錫メッキで覆う工程とよりなる半導体
   装置の製造方法。